茫茫的沙漠戈壁上，时常随着季节的更替、强对流气候等条件而风起沙扬，小小的沙粒在风的作用下变得充满了威力。每当大风来临时，这些小小的沙粒就像一颗颗细小的“子弹”，密密麻麻地击打摧毁着布设在荒漠区的铁路、公路、通信等设施。严重的时候，它们甚至可以摧毁房屋，掀翻火车，掩埋道路。而常年持续的风沙甚至可以改变灾害所在地区的经济发展，以至于人类的生存也会受到胁迫。
因此，风沙危害严重威胁到了国家基础设施以及人民生命的安全。我国是世界上荒漠化最严重的国家之一，沙漠及沙漠化土地的面积高达149万平方公里，约占国土面积的15.5%。在新疆生产建设兵团农二师三十六团，因为常年遭受强沙尘暴的侵袭危害，该地区的红枣、蔬菜、棉花等农作物大量减产，每年造成的经济损失高达亿元；同时被风搬运过来的沙粒掩埋了道路路基，阻碍交通，对当地人们的日常生活造成严重的影响。
因此，开展防风治沙工作迫在眉睫！风沙危害在全国各地的表现形式均有差异，不同地区的防风治沙设施、配置、植物种、工程手段均需要因地制宜的建立，因此选择适合当地的、全面高效的风沙防护体系，需全面掌握该区地表风沙运动的规律。近日，由中国科学院新疆生态与地理研究所王海峰博士等科研人员发明的“一种高输沙通量区近地表风沙流观测方法”获国家发明专利授权。
不同于以往沙漠学研究所用的其他设备，该方法提高了在极端风沙环境中对其活动规律的监测效率和观测精度，为设计并建立具有持久防护作用的生物防沙体系打下了基础。2015年6月，受新疆农二师三十六团邀请，王海峰博士参与了“高盐立地条件公路生物防沙技术开发与示范”项目。
通过长期的野外观测，结合多年防沙治沙的科研经验，王海峰博士和他的团队成员多次实地考察，使用已有的集沙仪进行观测，但由于该区域风沙大，持续时间长，已有的集沙仪不能在此正常使用。最终王海峰博士选择了大存储量的集沙仪，经过反复试验，该集沙仪储沙空间大、装卸方便、能够长时间连续观测。
目前国内外已经研发了诸如平口集沙仪、多路方口集沙仪、翻斗式集沙仪、BSNE采集器等多种规格的集沙仪，但由于储沙空间小（一般只有几十克至几百克），绝大多数集沙仪只适合输沙通量较小的区域，仅能进行短期临时观测。对于大输沙通量区来说，用这些集沙仪野外观测不仅工作量极大，而且观测准确性下降，无法胜任较长时段观测。
该集沙仪储沙空间大（最大能储存10kg），结构简单，安装和维护方便，可以进行长时段风沙观测，大大降低了野外风沙观测的劳动强度，可以较为准确、高效地对高输沙通量区的风沙流输沙通量进行长时间连续观测。大存储量的集沙仪由储沙桶、第一连接器、第二连接器、导沙管、进沙管、通气管和透气网组成。该集沙仪与传统的集沙仪测量原理相似，储存装置与传统集沙仪不一样。
风沙流挟沙从进沙口通过导沙管进入储沙桶，空气则由通气管溢出。这样的设计是为了将风沙流减速，使沙粒更好地沉降进入储沙桶，同时还能保证储沙桶内部与外部大气压一致。高输沙通量区近地表风沙流观测方法采用的是集群联合观测，利用多个该种集沙仪进行风沙流观测。这是因为单个集沙仪只能收集一个方向的输沙量，而集群联合观测可以分别收集不同风向和不同高度范围的风沙流输沙。
这种联合观测的方式是利用本专利便捷、性价比高的特点，对多个方向进行同时收集跃移沙粒，以便于后期对风沙来源、灾害重点与输沙总量等特征值进行分析。该方法由标定位置、组装仪器、掩埋仪器、收集积沙四个步骤完成。在风沙来临之前，科研人员选择一片平坦的位置，布设好仪器，等风沙流稳定后开始计时测量。为保持积沙口高度和收集的风沙流高度都一致，科研人员需要选择一片平坦的位置。
随后，科研人员要摆出一个圆形的“阵法图”，用地质罗盘找出不同的方位，并做好标记，然后，挖坑。为什么要摆成圆形的呢？有三个原因：第一，防止积沙仪漏出地表部分对其他积沙仪产生影响，影响结果准确；第二，能收集不同方向的输沙量，使实验数据更充实、完整；第三，能精确统计不同沙源的输沙量。根据第一步标记的位置，科研人员把组装好的集沙仪放入挖好的坑内。
这一步要注意的是，需要把进沙管上的进沙口和通气管出露地表，将进沙管上的进沙口朝向预定方向。同时要调整储沙桶埋深，使进沙管上的进沙口下沿与地表距离保持10cm。然后，科研人员要在集沙仪的储沙桶上埋土、踏实、洒少量水。这样做是为了减少地表风蚀破坏，移除地表多余的土，使地表相对平坦。
观测一定时间后（测量时必须记录时间，以便计算输沙率），科研人员就可以挖出集沙仪了，然后卸掉储沙桶口上的第一连接器，将储沙桶中的积沙倒入采样袋中，袋上做好标记，再重复步骤组装仪器和掩埋仪器继续进行观测。观测时间取决于存储装置存储量或者观测需求。
据野外观测数据，科研人员用该仪器在2016年5月18至6月13日（风沙季）收集的地表0-4cm高度风沙流输沙量为70.32kg，而塔中地区全年地表输沙量仅为1.35kg。在野外观测收集工作完成后，科研人员还需要在实验室中分析这些样本。比如说称重不同方向的积沙量，用于了解该地区地表输沙强度，为防沙工程布设方案提供参考；同时测量沙子的粒度，了解该地区地表风沙流粒度分布，确定沙物质的来源。
总之，高输沙通量区近地表风沙流观测方法可全面了解区域风沙流输沙特征，为大输沙通量区近地表风沙流观测提供了一种适用观测方法，可大幅减轻野外风沙观测劳动强度和提高观测精度。同时该方法在风沙比较大的地方，具有很强的推广示范作用。